초록 ▼

□ 연구개요
층간소음과 관련된 민원 신청이 해마다 증가하며 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 국민의 70% 이상이 공동주택에 거주하며, 공동주택에서는 벽과 바닥을 이웃과 공유하기 때문에 이웃 간 소음 문제 발생은 필연적이다. 시공이 단순하여 공사비가 저렴하고, 같은 높이에 더 많은 세대를 공급할 수 있다는 장점으로 인해 아파트 시공에 주로 활용되는 벽식구조는 진동이 내력벽을 타고 쉽게 전달되어 문제를 더욱 심화시킨다. 그러나 현재 바닥 충격음 차단구조 기준은 바닥에 대해서만 층간소음 차단성능을 인정하고 있어 소음의 전달경로보다

□ 연구개요
층간소음과 관련된 민원 신청이 해마다 증가하며 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 국민의 70% 이상이 공동주택에 거주하며, 공동주택에서는 벽과 바닥을 이웃과 공유하기 때문에 이웃 간 소음 문제 발생은 필연적이다. 시공이 단순하여 공사비가 저렴하고, 같은 높이에 더 많은 세대를 공급할 수 있다는 장점으로 인해 아파트 시공에 주로 활용되는 벽식구조는 진동이 내력벽을 타고 쉽게 전달되어 문제를 더욱 심화시킨다. 그러나 현재 바닥 충격음 차단구조 기준은 바닥에 대해서만 층간소음 차단성능을 인정하고 있어 소음의 전달경로보다는 슬래브를 통한 차음성능 강화에만 연구가 집중되고 있다.
따라서, 본 연구는 슬래브에만 집중된 기존의 대응방안 이외의 가능성을 탐색하고, 기존 공동주택에도 적용 가능한 층간소음 저감 구조를 제시하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해서 연구 초기에는 1) 실제 벽식구조 아파트에서의 바닥 충격음 전달특성 및 그에 따른 부재별 영향 정도를 파악하여, 2) 이를 토대로 비내력 방식 중심의 층간소음 저감 방안을 제시하고, 3) 적절한 조합구조를 제시하는 방향으로 세부 추진 방향을 설정하였다. 이후 실제 벽식구조 아파트의 바닥 충격음 전달특성 분석을 통해, 골조 적용 차음구조 개발이 중요하다고 판단하고, 축소모형 및 바닥 충격음 실험구조체에서의 건식 층간소음 저감 바닥구조와 방진구 시공법의 중량충격음 저감 성능을 탐색하는 방향으로 연구를 진행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 공동주택의 소음전달 특성 분석: 벽식구조 공동주택의 신축 현장에서의 표준 중량 충격원으로 타격 시 충격원 층 ±2개 세대의 각 실의 부재를 대상으로 진동반응을 측정하였다. 수집한 데이터를 분석한 결과, 특정 재료나 수직·수평부재가 바닥 충격음에 취약하다고 보기보다, 전반적으로 유사한 고유진동 특성으로 인해, 공진에 취약하다는 점이 본질적인 문제라 판단되었다. 또한, 슬래브 상하면이 철근 배근의 이질성으로 인해 진동특성이 다르게 나타난다는 점도 발견하였다. 이에 골조 자체에 적용 가능한 차음구조 개발이 필요하다고 판단하고, 방진구 개념을 벽식구조에 도입했을 때 효과를 검토하는 연구계획을 추가하였다.
2) 건식 층간소음 저감 바닥구조의 개발: 현재 일반적인 바닥 충격음 저감 방안으로 활용되는 뜬 바닥 구조(습식, 전면 지지형)의 건식화를 목표로, 세종류로 분류되는 뜬 바닥구조의 구성요인들을 조작 변인으로 구성한 중량충격음 저감 성능 측정실험을 수행하였다. 측정 결과를 토대로 중량충격음 저감 성능 추정 모델을 구축하고, 이를 기반으로 건식 층간소음 저감 바닥구조를 설계하였다. 해당 구조의 주요 구성품인 패널을 시제작하여, 타 구성 요소들과 함께 실험구조체에 시공하고 검증한 결과, 단일수치평가량 기준 9dBA의 저감 성능을 보임을 확인하였다.
3) 공동주택에서 방진구의 진동 감소 효과 탐색: 환경 진동 분야에서 활용되는 방진구를 벽식구조에 적용했을 때의 효과를 검토하기 위해, 총 4개의 1:10 축소모형 제작하였다. 제작과정에서 정밀도가 떨어짐으로 인한 제작의 어려움이 있었으나, 대조군으로서 구축한 축소모형이 기본적으로 현장과 유사한 특성을 나타낸다고 확인하였다. 이후 처리 군으로서 구축한 모형을 통해 분석한 결과, 구조체 부재에 대한 방진구 시공이 벽식구조의 고유진동 변화와 총진동량의 저감을 가져옴을 확인하였다. 특히, 충격원으로부터의 거리에 따른 부재 간의 고유 진동의 편차를 크게 함으로써 공진의 효과를 줄일 수 있음을 확인했다. 다만 수직부재에 대한 타공은 수평부재 상부 면을 진동에 취약하게 하므로 수평부재에만 방진구를 설치하는 것이 적절하다는 결론에 도달했다.
4) 방진구 시공법의 실 규모 바닥 충격음 저감 성능 검증: 3)의 연구결과를 토대로 실험구조체에서의 검증을 시행한 결과, 방진구의 슬래브 설치는 예상외로 직하 층의 중량충격음 저감 성능 향상(3dBA)에도 이바지하는 것이 확인되었으며, 복수 층을 지날 때의 감소 효과도 향상됨을 일부 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구는 기존 바닥 충격음 연구들이 주로 하나의 충격음과 수음실의 관계에 초점을 맞춰왔던 것과 달리, 벽식구조 공동주택에서 발생하는 충격원이 다수의 층으로 어떻게 전달되는지 그 진동특성을 파악하여 그에 대한 대안을 제시함으로써, 상하층 관계에만 초점을 맞춘 바닥 충격음 차단성능에 대한 인식을 전환하고, 불확실한 소음원에 따른 주민 간 갈등을 완화에도 초점을 맞추려는 연구목적이 존재했다. 이를 위한 벽식구조 공동주택의 실측 결과는 체계적인 기초자료로서도 중요한 의의가 있다.
또한, 다양한 유형의 뜬 바닥구조의 중량충격음 저감 성능을 포괄적으로 추정하는 모델을 제시하고, 건식의 층간소음 저감 구조, 방진구 시공법 등의 저감 방안을 제시함으로써, 공동주택의 계획, 시공, 유지보수 단계에서 층간소음의 저감을 위해서 선택 가능한 적용방안을 폭넓게 제시하였다.
특히 다수의 아파트가 90년대 집중적 공급되어, 노후 공동주택의 비중이 점점 커지고 있는 현시점에서, 노후 공동주택에도 적용 가능한 건식의 층간소음 저감 구조는 층간소음에 따른 국민의 피해 정도와 사회적 비용지출을 줄일 수 있는 데 크게 이바지할 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 본 연구개발의 필요성 ... 4
• 나. 연구의 목표 및 주요 연구 변경사항 ... 5
• 다. 연구의 범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 공동주택의 소음전달 특성 분석(1차년도) ... 7
• 나. 건식 층간소음 저감 바닥구조의 개발 (2차년도) ... 10
• 다. 공동주택에서 방진구의 진동 저감 효과 탐색 (2-3차년도) ... 12
• 라. 방진구 시공법의 바닥 충격음 저감 성능 검증(3차년도) ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 가. 학술적 측면 ... 17
• 나. 사회·경제적 측면 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 35